文档介绍：混凝土耐久性的研究
雷琴 【摘要】混凝土结构的耐久性所涉及的研究内容可分为环境、材料、构件和结构四个层次,目前相对而言材料和构件部分的研究较为深入,本文就材料和构件对混凝土耐久性的影响作了着重阐述。
【关键词】耐久性;材性能,一些反应对性能是有益的,但有些反应通过产生异常的内部膨胀会引起严重的破坏,如开裂、位移和强度损失等。常见的化学反应有方镁石和石灰的水化反应、集料中硫酸钙与水泥中含铝相的反应、碱-集料反应和黄铁矿等铁的硫化物的氧化反应。对于方镁石或石灰的集料分布较少,为减少危害,可采取更换集料的措施。集料中的硫酸钙对混凝土性能的影响表现为内部硫酸盐侵蚀。硫酸钙含量较低时,可采取换用C3A含量低的抗硫酸盐硅酸盐水泥,或者掺加火山灰和矿渣等材料;如硫酸钙含量较高,则应避免使用此类集料。集料中黄铁矿、磁黄铁矿的氧化可使混凝土结构受到破坏。防止此类破坏的关键是控制H2O和O2进入混凝土,通常这种要求难以做到。通过掺加火山灰和矿渣等材料可减缓O2进入混凝土的速率,进而延缓黄铁矿等的氧化速率。相比之下,碱――集料反应则更为常见。碱――集料反应是混凝土组成中的水泥、外加剂、掺合料或拌合水中的可溶性碱,和混凝土空隙中及集料中能与碱反应的活性成分在硬化混凝土中逐渐发生的一种化学反应。碱――集料反应发生于混凝土中的活性骨料与混凝土中的碱之间,其反应产物为硅胶体。这种硅胶体遇水膨胀,产生很大的膨胀压力,从而引起混凝土开裂。这种膨胀压力取决于集料中活性氧化硅的最不利含量。
混凝土发生碱――集料反应破坏:外观上主要是表面裂缝、变形和渗出物;而内部特征主要有内部凝胶、反应环、活性碱――集料、内部裂缝、碱含量等。混凝土结构一旦发生碱――集料反应出现裂缝后,会加速混凝土的其他破坏,如空气、水、二氧化碳等侵入,会使混凝土碳化和钢筋锈蚀速度加快,而钢筋锈蚀产物铁锈的体积远大于钢筋原来的体积,又会使裂缝扩大;若在寒冷地区,混凝土出现裂缝后又会使冻融破坏加速,这样就造成了混凝土工程的综合性破坏。预防碱――骨料膨胀反应的措施通常是消除其发生反应的必要条件:(1)选择非活性骨料;(2)控制水泥含碱量(包括外加剂和掺合料引入的碱)不超过0 6%;(3)防止外界水分渗入混凝土。三个条件缺少一个即不会发生碱――骨料膨胀反应。
。由于混凝土的碳化、硫酸盐、***离子的侵蚀等作用,使钢筋与混凝土间的钝化膜受到破坏,引起钢筋锈蚀。锈蚀后钢筋与混凝土之间的粘结力破坏,钢筋截面减小,钢筋脆化,最后导致混凝土结构破坏。为防止混凝土中钢筋锈蚀,首先就是要最大限度的保证混凝土自身密实完好、保持高碱度和防止有害离子入侵。其基本措施包括选择良质水泥、增加水泥用量、降低水灰比、使用优良外加剂、掺合料、增加混凝土保护层厚度等。另外,在较严酷的腐蚀环境条件下(如海洋环境或使用防冰盐、盐碱地、某些工业环境等),还可采用一些附加措施,如:采用混凝土外涂层、钢筋阻锈剂、特种钢筋或者阴极保护等方法。
二、混凝土耐久性在构件层次上的研究
混凝土耐久性在构件层次上的研究是混凝土结构耐久性研究的前提和基础,其主要包括三个方面:混凝土锈胀开裂的研究、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究和构件承载力变化的研究。钢筋锈蚀将引起混凝土